【摘 要】
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断层破碎带是山岭隧道修建过程中常见地质,隧道在穿越断层破碎带时经常会发生变形量过大,导致隧道在修建过程中出现初支侵限甚至坍塌,大大增加隧道施工过程中的风险和施工成本,因此对隧道穿越断层破碎影响带施工过程中的力学响应及变形控制标准进行研究是十分必要的,可以为后续的类似工程做出参考。本文依托东天山特长公路隧道穿越F2断层破碎带大变形段,对隧道穿越断层破碎带台阶法施工时初支变形机理及变形影响因素进行研究
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断层破碎带是山岭隧道修建过程中常见地质,隧道在穿越断层破碎带时经常会发生变形量过大,导致隧道在修建过程中出现初支侵限甚至坍塌,大大增加隧道施工过程中的风险和施工成本,因此对隧道穿越断层破碎影响带施工过程中的力学响应及变形控制标准进行研究是十分必要的,可以为后续的类似工程做出参考。本文依托东天山特长公路隧道穿越F2断层破碎带大变形段,对隧道穿越断层破碎带台阶法施工时初支变形机理及变形影响因素进行研究,并在此基础上结合现场实测数据,制定隧道穿越断层破碎带Ⅴ级围岩初支分阶段变形控制标准,提出相应的预警值。论文主要研究内容如下:(1)通过对隧道初支变形破坏特征及隧道挤压因子的分析计算,确定了东天山特长公路隧道穿越F2断层破碎段为挤压性软岩大变形;并结合现场地质勘查资料,分析了隧道穿越断层破碎带发生挤压性大变形的影响因素。(2)针对隧道穿越断层破碎带发生大变形段两台阶预留核心土法及三台阶法,在不同施工参数下进行数值模拟,对比分析两种工法的围岩变形、塑性区范围以及初支最大最小主应力的大小,并给出适用于穿越断层破碎带两种工法的最佳施工参数。(3)对穿越断层破碎带隧道左洞两台阶预留核心土工法进行现场初支位移及受力监测,验证数值模拟的准确性,总结台阶法施工隧道各阶段的初支变形规律。(4)利用数值模拟和现场监测相结合的方法,综合分析穿越断层破碎影响带变形较大段隧道双层初支系统的不同厚度组合以及不同施作时机对围岩变形的作用效果,比选出适用于穿越断层破碎带的双层初支施工参数。(5)对隧道穿越断层破碎影响带各断面围岩变形进行统计分析及正态分布拟合,制定出穿越断层破碎影响带隧道预留变形量及分阶段控制标准,结合对二次衬砌的优化分析,提出科学合理的初支变形预警值。论文部分研究成果在东天山特长公路隧道得到应用,效果良好,可为穿越断层破碎带Ⅴ级围岩初支变形控制标准提供借鉴参考。
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